JP2008268597A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体ドラムが当接している中間転写ベルトを常に加熱することにより中間転写ベルトに温度ムラが生じたとしても、単純な構成にて中間転写ベルトの加熱部を放熱させることにより中間転写ベルト上の温度ムラを解消する。
【解決手段】感光体ドラム１と、感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１４に転写する１次転写手段と、該中間転写ベルトを架橋支持し回転させる複数のベルト支持ローラと、該１次転写手段により該中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に２次転写させる２次転写手段とからなる画像形成装置において、複数の前記ベルト支持ローラの１つであって前記中間転写ベルト移動方向における前記感光体ドラム下流側かつ前記２次転写手段上流側に位置するローラ１１が、他の該ベルト支持ローラよりも放熱性の高い放熱ローラであることを特徴とする画像形成装置とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ベルトの温度ムラを解消する画像形成装置に関する。

電子写真技術を用いた画像形成装置においては、有機感光体（ＯＰＣ）やアモルファスシリコン膜を感光体として用いることが多い。特に、アモルファスシリコンは表面硬度が高く、半導体レーザー等の長波長光に高い感度を示し、繰り返し使用することによる劣化も殆ど認められないことから、高速複写機やＬＢＰ（レーザービームプリンター）等の電子写真用感光体として極めて有用である。

しかしながら、アモルファスシリコンドラムは、帯電器で発生した放電生成物の付着等の原因で湿度に敏感になり、水分を吸着し易くなる。水分を吸着すると、表面の電荷保持力が低下し、表面電荷が横方向に移動してしまう。その結果、いわゆる「画像流れ」が生じ、転写された用紙の画像がぼけるという問題があった。

この問題を解決するため、例えば特許文献１には、アモルファスシリコンドラムの内部に、環境安定化装置としてのドラムヒータを装備した画像形成装置が提案されている。このドラムヒータによって感光体ドラムを加熱することにより、感光体ドラムの温度を常時４０℃から５０℃の温度に保つことができ、感光体表面の相対湿度を低下させることが可能となるため、感光体ドラム表面に水分が吸着するのを防止することができる。感光体ドラムを加熱することによって、水分の吸着による感光体ドラム表面の相対湿度の上昇を抑えることができることから、電荷保持力低下を原因とした画像流れによる画像のぼけを防止することが可能となっている。

ところが、画像形成装置の待機中においてもドラム内部に取付けられたドラムヒータが、常に感光体ドラムを加熱していることにより感光体ドラムの温度を常時４０℃から５０℃に保っているため、図２の通り、ドラムヒータは感光体ドラムと当接している中間転写ベルトをも常に加熱することになる。また、ドラムヒータを有していないＯＰＣドラムを使用している場合であっても、感光体ドラム付近に熱源がある場合、感光体ドラムが加熱されることになる。感光体ドラムは中間転写ベルトと当接している部分のみを加熱することになるため、中間転写ベルト上において、加熱部分と非加熱部分とで温度ムラが生じることとなる。当該中間転写ベルト上の部分的な温度ムラは、中間転写ベルトの部分的な伸びを発生し、フルカラー印刷の場合、色ずれが生じるという弊害をもたらすこととなる。また、加熱部分においてベルトの水分量が減少することによりベルトに部分的な抵抗ムラが生じ、このような状態で画像形成動作を行うと、１次転写および２次転写の際、加熱部と非加熱部に印加されるバイアスに差が生じ、転写品質が異なり、画像のムラが生じてしまうという問題がある。

特許文献２では、定着装置近傍の用紙搬送ベルトが通過する架橋ローラの放熱性を高めることによって用紙搬送ベルトを放熱させることができる旨記載されている。このことにより定着装置が用紙搬送ベルトを加熱することによる用紙搬送ベルトの部分的な伸びが抑えられ、ベルトの移動速度が変化するのを防止することができ、異常画像の発生を防止することが可能となる旨記載されている。
しかし、特許文献２は定着装置によって加熱された用紙搬送ベルトを放熱するものであって、感光体ドラムによって加熱された中間転写ベルトを放熱するものではなく、上述した色ずれや、１次転写および２次転写の際、加熱部と非加熱部に印加されるバイアスに差が生じ、転写品質が異なり、画像のムラが生じてしまうという弊害を阻止し得るものではなかった。

特開平１−２８２５７０号公報 特開２００４−１３８８１３号公報

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、感光体ドラムが当接している中間転写ベルトを常に加熱することにより中間転写ベルトに温度ムラが生じたとしても、単純な構成にて中間転写ベルトの加熱部を放熱させることにより中間転写ベルト上の温度ムラを解消することができ、ベルトの部分的な伸びによる色ずれ防止し、抵抗ムラによる加熱部と非加熱部に印加されるバイアスに差が生じ、転写品質が異なることによって生ずる画像のムラを防止することができる画像形成装置を提供するものである。

請求項１に係る発明は、感光体ドラムと、感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに転写する１次転写手段と、該中間転写ベルトを架橋支持し回転させる複数のベルト支持ローラと、該１次転写手段により該中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に２次転写させる２次転写手段とからなる画像形成装置において、
複数の前記ベルト支持ローラの１つであって前記中間転写ベルト移動方向における前記感光体ドラム下流側かつ前記２次転写手段上流側に位置するローラが、他の該ベルト支持ローラよりも放熱性の高い放熱ローラであることを特徴とする画像形成装置に関する。

請求項２に係る発明は、前記感光体ドラムはアモルファスシリコン膜からなる感光体を表面に備え、該感光体ドラムに内設されたドラムヒータが該感光体を加熱することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置に関する。

請求項３に係る発明は、前記放熱ローラを空冷することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置に関する。

請求項４に係る発明は、前記放熱ローラが中空であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置に関する。

請求項５に係る発明は、前記放熱ローラ内部に冷却用空気を通過させることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置に関する。

請求項１に係る発明によれば、感光体ドラムが当接している中間転写ベルトを常に加熱することにより中間転写ベルトに温度ムラが生じたとしても、中間転写ベルト移動方向における感光体ドラム下流側かつ２次転写手段上流側に位置する放熱ローラが中間転写ベルト上の加熱部を放熱させることから、中間転写ベルト上の温度ムラを解消することができ、ベルトの部分的な伸びによる色ずれ防止し、抵抗ムラによる加熱部と非加熱部に印加されるバイアスに差が生じ転写品質が異なることによって生ずる画像のムラを防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、感光体ドラムはアモルファスシリコン膜からなる感光体を表面に備え、感光体ドラムに内設されたドラムヒータが感光体を加熱することから、中間転写ベルト上の温度ムラが大きい場合であっても、中間転写ベルト上の温度ムラを解消することができる。

請求項３に係る発明によれば、放熱ローラを空冷することから、中間転写ベルト上の加熱部をより積極的に放熱させることができ、中間転写ベルトに生ずる温度ムラをより解消させることができる。

請求項４に係る発明によれば、放熱ローラを中空とすることから、中間転写ベルト上の加熱部をより効率的に放熱させることができ、中間転写ベルトに生ずる温度ムラをより解消させることができる。

請求項５に係る発明によれば、放熱ローラを中空とし、内部に冷却用空気を通過させることから、積極的かつ効率的に中間転写ベルトの加熱部を放熱させることができ、中間転写ベルトに生ずる温度ムラを確実に解消させることができる。

以下、本発明に係る中間転写ベルトの温度ムラを解消する画像形成装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置における画像形成部の構成図である。図２は、本発明に係る画像形成装置が画像形成待機中において、感光体ドラムが中間転写ベルトを加熱することにより中間転写ベルト上に温度ムラが生じることを示した図である。図３は、本発明に係る画像形成装置の放熱ローラが中間転写ベルトの加熱部を放熱させることを示した図である。図４は、本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラを空冷することを示した図である。図５は、本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラを中空としたことを示した図である。図６は、本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラ内部を冷却用空気が通過することを示した図である。

本発明に係る画像形成装置は、図１において示す感光体ドラム１とドラムヒータ２と１次転写手段９と中間転写ベルト８とベルト支持ローラ１０と放熱ローラ１１と２次転写手段１２とからなる。

図１において示す感光体ドラム１は、ドラム上の金属基体とこの金属基体の外周面に形成された有機伝導性化合物よりなる感光体とにより構成されている。感光体ドラム１は回転自在であって反時計周りに回転し、感光体と有機感光体（ＯＰＣ）やアモルファスシリコン膜が用いられ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に４箇所設けられる。各感光体ドラム１の周りには、帯電器７、露光手段３、現像器４、ドラムクリーニング５、除電器６を有するという構造をとっている。

帯電器７は、コロナ放電を利用し、電荷を持たない感光体にプラス又はマイナスの電荷を表面に均一に持たせる。帯電器７の方式としては、非接触方式のコロトロン型やスコロトロン型、接触方式での帯電ローラ、帯電ブラシ等が挙げられる。
露光手段３は、光学系によって読み取られた画像情報を感光体ドラム１上に照射し、感光体ドラム１の表面上に静電潜像を形成する。デジタル方式の場合、露光手段３は、光学系によって読み取られた画像情報を、ミラー、レンズ、ＣＣＤを経由し電気信号に変換された後に画像処理し、レーザー発振器を駆動しレーザー光をポリゴンミラーで反射した後、ミラーを介して感光体ドラム１上に照射する。
現像器４はバイアス電荷を印加し、露光手段３によって形成された静電潜像に従い、感光体ドラム１表面にトナーを付着させる。
ドラムクリーニング５は、１次転写によって中間転写ベルト８に転写された後、感光体ドラム１に残存したトナーをかき落として回収できるものである。クリーニング方式としては、例えばブラシ方式、ブレード方式、ローラ方式を用いることができる。
除電器６は、ＬＥＤ等のランプを有しており、感光体に均一に光を当てるものである。光を当てることにより感光体ドラム１上に残存している残留電荷を除去している。

ドラムヒータ２は、感光体としてアモルファスシリコン膜を使用する場合に設けられ、感光体ドラム１に埋め込まれるように内設され、感光体ドラム１を常時４０℃〜５０℃に加熱制御する。加熱制御は、感光体ドラム１の温度を感光体ドラム１の内側に設けられたサーミスタで検知し、その温度情報に基づいて電源からドラムヒータ２への給電を制御装置で制御することにより行われる。

１次転写手段９は、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１の表面に押圧された状態で１次転写領域を形成するように配設された１次転写ローラと、この１次転写ローラに接続された定電流電源よりなる転写電流供給装置とにより構成されている。転写電流供給装置によって１次転写ローラに電流を供給して１次転写領域に転写電界を形成させることにより、感光体ドラム上のトナー像を中間転写ベルトに転写する。一次転写手段９は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に感光体ドラムに対応して、それぞれ４箇所設けられる。

中間転写ベルト８は、無端状のベルトであって、半導電性のものが好ましく用いられる。中間転写ベルト８は４色のトナー像形成ユニットにおける１次転写手段９によって、感光体ドラム１に当接されながら循環移動することができるように、複数のベルト支持ローラ１０に張架されている。

ベルト支持ローラ１０は、中間転写ベルト８を支持、張架し、回転させる。ベルト支持ローラ１０のうち、少なくとも１つは中間転写ベルト８を回転させるため駆動ローラであることを要し、他のベルト支持ローラ１０は従動ローラでもかまわない。
放熱ローラ１１は、複数のベルト支持ローラ１０の１つであって、タンデム式の感光体ドラム１下流側かつ後述する２次転写手段１２上流側に位置する。放熱ローラ１１は、タンデム式の感光体ドラム１の下流に位置することから、画像形成装置が待機中から画像形成動作を開始した場合は、ベルトの温度ムラが生じている状態で中間転写ベルト８と接することとなる。放熱ローラ１１は、アルミニウム、ＳＵＳあるいは鋼材などの熱良導体に相当する金属ローラを用いるのが望ましい。

２次転写手段１２は、中間転写ベルト８の外周面に接触して設けられ中間転写ベルト８との間に２次転写領域を形成する２次転写ローラと、中間転写ベルト８を介して２次転写ローラを押圧するよう中間転写ベルト８の内周面に接触して設けられたバックアップローラ１３と、２次転写ローラに接続された定電流電源によりなる転写電流供給装置とによって構成されている。２次転写手段１２は、転写電流供給装置によって２次転写ローラに電流を供給して２次転写領域に転写電界を形成させることにより、中間転写ベルト８上のカラートナー像を用紙に転写する。

以下、本発明に係る中間転写ベルトの温度ムラを解消する画像形成装置の動作について説明する。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラム１が加熱された状態となっている。特に感光体としてアモルファスシリコンを用いる場合は、感光体ドラム１を加熱することにより相対湿度を低減し、感光体ドラム１表面の水分の吸着を抑えることにより、画像流れを防いでいる。画像形成動作待機中においては図２の通り、中間転写ベルト８は動作しないため、感光体ドラム１と当接する部分のみ感光体ドラム１は中間転写ベルト８を加熱しており、加熱された加熱部１４のみ抵抗が低下している。

使用者が、スタートスイッチを押圧することにより画像形成装置の画像形成動作が開始され、画像形成装置は原稿読み取り開始と同時に、転写材１５をカセットからピックアップローラによって取り出し、搬送経路を通ってレジストローラ１９まで搬送する。

光学系によって読み取られた原稿の画像情報は、ミラー、レンズ、ＣＣＤを経由し電気信号に変換された後画像処理され、レーザー発振器を駆動しレーザー光をポリゴンミラーで反射した後ミラーを介して、帯電器７により一様に帯電された感光体ドラム１上に照射されることにより感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。

感光体ドラム１上に形成された静電潜像に従って、現像器４は各色トナーにより可視化した画像を形成する。
形成した各色画像を中間転写ベルト８上に各色順次、１次転写手段９に定電流制御により制御された1次転写バイアスを印加することにより1次転写を行い、中間転写ベルト８上で色を重ねフルカラー画像を形成する。１次転写後にドラム上に残ったトナーはドラムクリーニング５により除去され、感光体ドラム１は除電器６により除電されることによって初期化される。

１次転写手段９により中間転写ベルト８上に転写されたフルカラー画像は、ベルト支持ローラ１０が駆動し中間転写ベルト８が時計周りに回転されることによって、２次転写手段１２へと移動される。この際、画像形成動作待機中に感光体ドラム１によって形成された中間転写ベルト８上の温度ムラが生じている加熱部１４も図３の通り、時計回り方向に移動する。

その後、図３の通り、感光体ドラム１下流に位置する放熱ローラ１１に中間転写ベルト上の加熱部１４が密接される。放熱ローラ１１によって、中間転写ベルト８上の加熱部１４を放熱させることにより、中間転写ベルトの温度を均一化させることができ、中間転写ベルトの温度ムラを軽減させることができる。

本発明に係る画像形成装置において、図４の通り冷却ファン１６等を設けることにより放熱ローラ１１を空冷することが望ましい。放熱ローラ１１を積極的に冷却させることにより、中間転写ベルトの加熱部１４を積極的に放熱させることができ、中間転写ベルト８上の温度ムラをより減少させることができるからである。

本発明に係る画像形成装置において、図５の通り放熱ローラ１１内部を中空にすることが望ましい。より効率よく中間転写ベルト８上の加熱部１４の放熱を行うことができるからである。

本発明に係る画像形成装置において、図６の通り、放熱ローラ１１内部を中空とし、入口側に吸気ファン１７を設け、出口側に排気ファン１８を設けること等により、中空ローラ内に冷却用空気の流れを設けることがより望ましい。放熱ローラ１１内部にて中間転写ベルトによって温められた空気が留まることがなく、常に加熱部１４より低い温度の空気を放熱ローラ１１内部へと送り込むことができるため、積極的かつ効率的に中間転写ベルト８の加熱部１４を放熱させることができるからである。

中間転写ベルト８上に形成したフルカラー画像は、２次転写手段１２へと移動され、２次転写手段１２は、レジストローラ１９によりタイミングを合わせて送り出された転写材１５上に、２次転写ローラに定電流制御により制御された２次転写バイアスを印可するより２次転写を行う。放熱ローラ１１によって中間転写ベルト８上の温度ムラを解消することができるため、一様な画像を形成することが可能となる。画像が形成された転写材１５は、搬送ベルト２０により定着器２１に搬送され、転写材１５上に形成されたフルカラー画像の定着を行う。中間転写ベルト８上の２次転写残トナーは、中間転写クリーニング２２によりクリーニングされる。

定着器２１によって定着された転写材１５は、搬送経路を通って最終的に外排出ローラによって排出され、画像形成動作は完了する。

本発明は、ベルトに温度ムラが生じる画像形成装置において、好適に利用されるものである。

本発明に係る画像形成装置における画像形成部の構成図である。 本発明に係る画像形成装置が待機中において、感光体ドラムが中間転写ベルトを加熱することにより中間転写ベルト上に温度ムラが生じることを示した図である。 本発明に係る画像形成装置の放熱ローラが中間転写ベルトの加熱部を放熱させることを示した図である。 本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラを空冷することを示した図である。 本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラを中空としたことを示した図である。 本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラ内部を冷却用空気が通過することを示した図である。

符号の説明

１．感光体ドラム
２．ドラムヒータ
８．中間転写ベルト
９．１次転写手段
１０．ベルト支持ローラ
１１．放熱ローラ
１２．２次転写手段
１４．加熱部
１６．冷却ファン
１７．吸気ファン
１８．排気ファン

Claims (5)

1. 感光体ドラムと、感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに転写する１次転写手段と、該中間転写ベルトを架橋支持し回転させる複数のベルト支持ローラと、該１次転写手段により該中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に２次転写させる２次転写手段とからなる画像形成装置において、
   複数の前記ベルト支持ローラの１つであって前記中間転写ベルト移動方向における前記感光体ドラム下流側かつ前記２次転写手段上流側に位置するローラが、他の該ベルト支持ローラよりも放熱性の高い放熱ローラであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体ドラムはアモルファスシリコン膜からなる感光体を表面に備え、該感光体ドラムに内設されたドラムヒータが該感光体を加熱することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記放熱ローラが空冷されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記放熱ローラが中空であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記放熱ローラ内部に冷却用空気を通過させることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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